2022年 8月 17日, 星期三
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慢病毒载体

慢病毒属于反转录病毒科,与该科其他病毒一样,病毒粒子携带ssRNA, 必须反转录并整合至宿主细胞基因组(原病毒)产生有效感染。慢病毒的显著特点是其基因组复杂、圆柱形或圆锥形的核衣壳携带病毒基因组。核衣壳被携带包膜糖蛋白的双层膜包裹,包膜糖蛋白负责与细胞表面受体进行相互作用及进入宿主细胞。反转录病毒是几乎所有脊椎动物的主要病原体。人类免疫缺陷病毒l 型(HIV -1 ) 感染人类,导致获得性免疫缺陷综合征(AIDS ) 。

基于HIV-1 的慢病毒载体最早被设计为基因递送工具,对于分化和未分化细胞具有很高的转导效率(Cockrell and Kafri 2007) 。原因很明显, HIV-1 来源的慢病毒载体包装系统(图1) 经过多年的发展,将辅助质粒中HIV 基因的数量减至最少,从而降低了制备过程中产生可复制型慢病毒( RCL ) 的概率。第一代包装系统基于携带HIV -1 基因组的一个表达质粒,其删除了包装信号(ψ)和env 基因, LTR 元件由CMV 即早期启动子和多聚腺苷酸化信号所替换(Cockrell and Kafri 2007) 。第二代包装系统中的互补质粒携带4 个HIV 基因: gagpol (结构)、tatrev(调控) 。而在第三代包装系统中,将gagpolrev 分配给了2 个质粒。第三代系统仅用于制备携带嵌合5′-LTR 的慢病毒载体,其中HIV-1 的启动子被替换为CMV 或RSV 启动子,启动包装所需的载体基因组RNA 的合成不依赖于Tat (第三代包装系统中缺失)。目前使用的大多数慢病毒载体均携带嵌合的5′-LTR 元件(Cockrell and Kafri 2007) 。

图1 基于HIV-1 的慢病毒载体包装系统。(上两个结构来自于Dull et al. 1998 。下两个结构来自于Zufferey et al. 1997 ) 。

反转录病毒和慢病毒载体整合到宿主细胞基因组是一个优点,能够获得永久遗传修饰的靶细胞,但是,这也引起了对插入突变的潜在致癌性的安全担忧。这个问题显现在严重联合免疫缺陷病(SCID) 临床试验,一些接受反转录病毒载体改造的造血干/祖细胞的患者罹患了白血病。显然,基于MLV 的反转录病毒载体易于整合到启动子区域,导致癌基因的转录。有趣的是,慢病毒载体的整合模式并没有显示此偏好。最近的研究表明,反转录病毒或慢病毒载体体外修饰的造血于/祖细胞致癌和异常转录活性与载体原病毒(即载体整合在宿主基因组上)上的转录活性LTR 元件有关。但是,携带转录活性LTR元件的慢病毒载体比相似的基于MLV 反转录病毒载体诱发肿瘤的可能性小10 倍。自失活的反转录病毒或慢病毒载体的LTR 元件在整合到宿主基因组后失活,致癌潜力明显减少/不存在(Mantini et al. 2009 ) 。

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